CN102926296A - 一种轨道减震降噪复合橡胶颗粒垫及其制造方法以及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道减震降噪复合橡胶颗粒垫，包括表面无纺布层1、底面无纺布层2和复合橡胶颗粒层3。复合橡胶颗粒层3包括由2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂组成的混合体，橡胶颗粒的直径不大于3mm，复合橡胶颗粒垫的厚度是6mm～8mm。本发明还公开了制造上述复合橡胶颗粒垫的方法，包括制料、放料、封料等步骤。本发明进一步公开了一种内设上述复合橡胶颗粒垫的板式无砟轨道结构，包括钢轨组件、轨道板5、快凝砂浆层6、复合橡胶颗粒垫7、CA砂浆层8和底座9。本发明的复合橡胶颗粒垫具有成本低、制造方便和结构耐久性更好的特点，制造方法具有工艺简单，可以快速生产的特点。

Description

一种轨道减震降噪复合橡胶颗粒垫及其制造方法以及应用

技术领域

本发明涉及一种轨道减震降噪层垫及其制造方法以及在板式无砟轨道结构中的应用，特别涉及一种采用复合橡胶材料制作的减震降噪层垫及其制造方法及其在板式无砟轨道结构中的应用。

背景技术

目前，我国的高速铁路主要是采用无砟轨道，无砟轨道在应用过程中有其自身的特点，其中，轨道结构的震动和噪音问题比较突出，频繁的有害震动不但降低了乘坐列车的舒适度而且给轨道内部结构带来了巨大的破坏。为了解决这个问题，业界通常采用在轨道结构内加设减震层的方法来减小刚性的震动和轨道内部结构应力峰值，具体是在轨道结构内部设置橡胶树脂减震材料，例如申请号是200910026158.5的专利文件公开的钢轨减震垫板结构，这种结构虽然加强了其自身内部结构的结合强度，但是并没有提高作为减震结构整体的使用寿命，具体是减震结构橡胶板部分的使用寿命没有实质改变，而且其减震效果也是有限的，具体是不能有效降低轨道板与底座间的结构内应力峰值，轨道结构仍然存在因传递震动而产生离缝，最终导致破坏的危险。还有一种减小震动和噪音的方法是在轨道板和底座间加设橡胶树脂材料层，但是现有的各类减震层大多减震效果不能达到设定的要求，这主要是其选料和制作工艺存在问题，而且减震层的尺寸较大，浪费了原料，提高了成本，却没有带来比较显著的减震降噪效果。

发明内容

本发明公开了新的方案，采用比较廉价的原料并且根据模拟实验分析制造出具有特定厚度的复合橡胶颗粒垫，解决了现有方案减震扣件垫板抗震效果不好以及减震层减震效果不好、寿命短和生产成本高的问题，而且本复合橡胶颗粒垫也可以用作维修破损轨道结构的材料，解决了采用板底灌注树脂砂浆带来的成本高和维修工序复杂以及耗时长的问题。

本发明轨道减震降噪复合橡胶颗粒垫包括表面无纺布层1、底面无纺布层2和复合橡胶颗粒层3。复合橡胶颗粒层3设置在表面无纺布层1与底面无纺布层2间，表面无纺布层1、底面无纺布层2和复合橡胶颗粒层3紧密结合形成复合橡胶颗粒垫整体。复合橡胶颗粒层3包括由2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂组成的混合体，橡胶颗粒的直径不大于3mm，复合橡胶颗粒垫的厚度是6mm～8mm。

本发明还公开了制造上述复合橡胶颗粒垫的方法，包括步骤：(1)将2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂共同搅拌形成复合橡胶材料，所述橡胶颗粒直径不大于3mm；(2)将上述复合橡胶材料摊铺在摊平放好的底面无纺布上，使用滚压碾平机将摊铺在底面无纺布上的复合橡胶材料均匀整平；(3)将表面无纺布覆盖在上述经整平的复合橡胶材料上，使用电热压板将表面无纺布和底面无纺布与复合橡胶材料压实形成紧密的粘接，所述经压实的材料厚度是6mm～8mm；(4)将加工好的复合橡胶颗粒垫坯剪边切割成定制尺寸的复合橡胶颗粒垫。

本发明在上述复合橡胶颗粒垫及其制造方法的基础上进一步公开了一种内设上述复合橡胶颗粒垫的板式无砟轨道结构，包括钢轨组件、轨道板5、快凝砂浆层6、复合橡胶颗粒垫7、CA砂浆层8和底座9，钢轨组件包括钢轨10、扣件11和垫板12，扣件11将钢轨10通过垫板12固定在轨道板5上，轨道板5、快凝砂浆层6、复合橡胶颗粒垫7、CA砂浆层8和底座9依次紧密结合形成板式无砟轨道结构整体。

本发明的复合橡胶颗粒垫具有成本低、制造方便和结构耐久性更好的特点，制造方法具有工艺简单，可以快速生产的特点，这些都满足了铁路轨道领域对上述材料大量需求还有轨道维修要求快速完成的特点，从而具备突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

图1是本发明复合橡胶颗粒垫的结构示意图。

图2是本发明复合橡胶颗粒垫实施例弹簧网架局部结构示意图。

图3是本发明采用复合橡胶颗粒垫的板式无砟轨道结构示意图。

图1～3中，1是表面无纺布层，2是底面无纺布层，3是复合橡胶颗粒层，4是弹簧网架，5是轨道板，6是快凝砂浆层，7是复合橡胶颗粒垫，8是CA砂浆层，9是底座，10是钢轨，11是扣件，12是垫板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明。

如图1所示，本方案复合橡胶颗粒垫的结构示意图。轨道减震降噪复合橡胶颗粒垫包括表面无纺布层1、底面无纺布层2和复合橡胶颗粒层3。复合橡胶颗粒层3设置在表面无纺布层1与底面无纺布层2间，表面无纺布层1、底面无纺布层2和复合橡胶颗粒层3紧密结合形成复合橡胶颗粒垫整体。复合橡胶颗粒层3包括由2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂组成的混合体，橡胶颗粒的直径不大于3mm，复合橡胶颗粒垫的厚度是6mm～8mm。本方案的聚氨酯胶粘剂优选水性聚氨酯胶粘剂。本方案的复合橡胶颗粒垫不仅可以应用在板式无砟轨道结构中，也可以应用在其他类型轨道结构中，而且还可以在轨道维修领域中用作维修材料来替换价格较高的树脂砂浆材料。本方案的橡胶颗粒直径控制在3mm内，既保证了颗粒保持原有的纤维结构，又使得制成的复合橡胶材料质地致密，增强了材料的整体性能。根据实践经验和模拟实验，使用本方案复合橡胶颗粒垫的轨道在列车通过时，板底的振动冲击应力降低了20%，高频和低频噪音降低了5分贝以上，同时还发现，随着材料厚度增加，上述降低幅度增大，但是当材料厚度超过10mm后增加的幅度并不明显，为了在保证减震降噪效果前提下节约材料降低轨道整体结构尺寸，本方案将复合橡胶颗粒垫厚度控制在6mm～8mm间，解决了用料和减震效果之间的矛盾，同时在紧急抢修等特殊情况下也可以节省制备材料需要的时间。本方案优选采用2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂来制作复合橡胶材料，这种质量配比使得混合后的材料结合更加紧密，其结构强度更加优越。而且，聚氨酯胶粘剂是聚氨酯中的一种专门用于粘接橡胶、塑料等表面光洁材料的化学胶粘剂，其具备优异的抗剪切强度、抗冲击特性和柔韧特性，同时，聚氨酯胶粘粘剂具备优异的橡胶特性，能够在基材之间形成具有由软及硬的过渡层，不仅粘接力强，而且还具有优异的缓冲、减震功能，同时聚氨酯胶粘剂的低温和超低温性能超过所有其他类型的胶粘剂。本方案的复合橡胶颗粒垫基于以上特点相比现有的各种减震结构具有突出的实质性特点和显著的进步。

为了进一步增强复合橡胶颗粒层3的整体减震降噪效果及其自身的结构强度，使其更不容易不当变形，本方案改进型的复合橡胶颗粒层3还包括弹簧网架4，如图2所示，弹簧网架4与由橡胶颗粒和聚氨酯胶粘剂混合而成的复合橡胶颗粒材料紧密结合形成复合橡胶颗粒层3整体。上述复合橡胶颗粒材料与弹簧网架4的结合方式可以是复合橡胶颗粒材料包裹在弹簧网架4外部形成内部有空隙的复合橡胶颗粒层3，也可以形成内部没有空隙的实心复合橡胶颗粒层3。本改进型的原理类似钢筋混凝土结构的特点，弹簧网架4的引入不仅加强了复合橡胶颗粒层3本身的结构强度，也提高了复合橡胶颗粒层3作为减震降噪层的性能。

为了制备上述复合橡胶颗粒垫，本方案采用如下工艺方法，包括步骤：

将2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂共同搅拌形成复合橡胶材料，其中，上述橡胶颗粒的直径不大于3mm，保证橡胶颗粒与聚氨酯胶粘剂充分接触，增加复合橡胶材料的整体性能。2份橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂的质量比混合关系可以保证复合橡胶材料的整体性能达到最佳的状态。

将上述复合橡胶材料摊铺在摊平放好的底面无纺布上，使用滚压碾平机将摊铺在底面无纺布上的复合橡胶材料均匀整平。为了进一步增强复合橡胶颗粒层的整体减震降噪效果及其自身的结构强度，还可以先在摊平放好的底面无纺布上放置一个弹簧网架，再将所述复合橡胶材料填入弹簧网架的空隙，最后使用滚压碾平机将摊铺在底面无纺布上的复合橡胶材料均匀整平。

将表面无纺布覆盖在上述经整平的复合橡胶材料上，使用电热压板将表面无纺布和底面无纺布与复合橡胶材料压实形成紧密的粘接。本方案优选热压后的复合橡胶颗粒垫坯压厚度是6mm～8mm，这样既能保证结构的减震降噪效果，又能节约材料，还能调整整体轨道结构的尺寸。上述热压温度优选在55℃～65℃，热压持续的时间是30分钟，从而保证两层无纺布与复合橡胶材料的粘接效果。

将加工好的复合橡胶颗粒垫坯剪边切割成定制尺寸的复合橡胶颗粒垫。

如图3所示，采用复合橡胶颗粒垫的板式无砟轨道结构示意图。板式无砟轨道结构，包括钢轨组件、轨道板5、快凝砂浆层6、复合橡胶颗粒垫7、CA砂浆层8和底座9，钢轨组件包括钢轨10、扣件11和垫板12，扣件11将钢轨10通过垫板12固定在轨道板5上，轨道板5、快凝砂浆层6、复合橡胶颗粒垫7、CA砂浆层8和底座9依次紧密结合形成板式无砟轨道结构整体。复合橡胶颗粒垫7即是采用本发明公开的方案，本方案的轨道结构既可以是建造轨道的初始方案也可以是维修轨道的补强方案，其中，快凝砂浆层6可以是在建造轨道初始就存在的料层，也可以是作为维修补强目的而后加入的修补层，为了保证实现其快速凝结的设计目的，它可以包括快凝砂浆和盛装快凝砂浆的袋体，快凝砂浆由铁铝酸盐50份、细沙80份、乳化沥青20份、水14份和外加剂3份组成，外加剂由占质量百分比90%聚羧酸减水剂和10%亚硝酸钠组成，袋体的材质可以是无纺化纤布，从而保证袋体不易腐蚀破碎。

本方案的轨道减震降噪复合橡胶颗粒垫及其制造方法以及应用例不限于实施例公开的范围，本领域技术人员根据本方案的内容，结合公知常识作出的替代方案也属于本方案的范围。

Claims (9)

1.一种轨道减震降噪复合橡胶颗粒垫，包括表面无纺布层(1)、底面无纺布层(2)和复合橡胶颗粒层(3)，复合橡胶颗粒层(3)设置在表面无纺布层(1)与底面无纺布层(2)间，表面无纺布层(1)、底面无纺布层(2)和复合橡胶颗粒层(3)紧密结合形成复合橡胶颗粒垫整体，复合橡胶颗粒层(3)包括由2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂组成的混合体，所述橡胶颗粒的直径不大于3mm，所述复合橡胶颗粒垫的厚度是6mm～8mm。

2.根据权利要求1所述的复合橡胶颗粒垫，其特征在于，复合橡胶颗粒层(3)还包括弹簧网架(4)，弹簧网架(4)与所述由橡胶颗粒和聚氨酯胶粘剂混合而成的复合橡胶颗粒材料紧密结合形成复合橡胶颗粒层(3)整体。

3.根据权利要求2所述的复合橡胶颗粒垫，其特征在于，所述由橡胶颗粒和聚氨酯胶粘剂混合而成的复合橡胶颗粒材料包裹在弹簧网架(4)外部形成内部有空隙的复合橡胶颗粒层(3)。

4.根据权利要求1或2所述的复合橡胶颗粒垫，其特征在于，所述聚氨酯胶粘剂是水性聚氨酯胶粘剂。

5.一种生产权利要求1所述复合橡胶颗粒垫的方法，包括步骤：

(1)将2份废旧汽车轮胎碎裂制得的橡胶颗粒和1份聚氨酯胶粘剂共同搅拌形成复合橡胶材料，所述橡胶颗粒直径不大于3mm；

(2)将上述复合橡胶材料摊铺在摊平放好的底面无纺布上，使用滚压碾平机将摊铺在底面无纺布上的复合橡胶材料均匀整平；

(3)将表面无纺布覆盖在上述经整平的复合橡胶材料上，使用电热压板将表面无纺布和底面无纺布与复合橡胶材料压实形成紧密的粘接，所述经压实的材料厚度是6mm～8mm；

(4)将加工好的复合橡胶颗粒垫坯剪边切割成定制尺寸的复合橡胶颗粒垫。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，先在摊平放好的底面无纺布上放置一个弹簧网架，再将所述复合橡胶材料填入弹簧网架的空隙，最后使用滚压碾平机将摊铺在底面无纺布上与弹簧网架粘结的复合橡胶材料均匀整平。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，热压的温度是55℃～65℃，热压持续的时间是30分钟。

8.一种使用权利要求1或2所述复合橡胶颗粒垫的板式无砟轨道结构，包括钢轨组件、轨道板(5)、快凝砂浆层(6)、复合橡胶颗粒垫(7)、CA砂浆层(8)和底座(9)，所述钢轨组件包括钢轨(10)、扣件(11)和垫板(12)，扣件(11)将钢轨(10)通过垫板(12)固定在轨道板(5)上，轨道板(5)、快凝砂浆层(6)、复合橡胶颗粒垫(7)、CA砂浆层(8)和底座(9)依次紧密结合形成板式无砟轨道结构整体。

9.根据权利要求9所述的板式无砟轨道结构，其特征在于，快凝砂浆层(6)包括快凝砂浆和盛装所述快凝砂浆的袋体，所述快凝砂浆由铁铝酸盐50份、细沙80份、乳化沥青20份、水14份和外加剂3份组成，所述外加剂由占质量百分比90%聚羧酸减水剂和10%亚硝酸钠组成，所述袋体的材质是无纺化纤布。

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